Презентация Архитектура ПК

Архитектура ПК

Компьютер

Компьютер(от анг. Computer – вычислитель) – это программируемое электронное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.

Архитектура ПК

Архитектура компьютера – его описание на некотором общем уровне, включающее логическую организацию структуры и ресурсы компьютера.

Магистрально-модульный принцип

В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип.

Магистрально-модульный принцип

Многие необходимые дополнительные устройства интегрированы в современные материнские платы:
сетевая карта,
внутренний модем,
сетевой адаптер беспроводной связи Wi-Fi,
контроллер IEEE 1394 для подключения цифровой видеокамеры,
звуковая плата и др.

Чипсет

Важнейшей частью материнской платы является чипсет.
Чипсет - набор микросхем, спроектированных для совместной работы по выполнению каких-либо задач.

Чипсет на материнской плате состоит из двух больших микросхем:
северный мост (северный мост)
южный мост (южный мост)

Материнская плата

Северный мост

Южный
мост

Архитектура ПК

Северный мост

Контроллер-концентратор памяти, или Северный мост, который обеспечивает работу процессора с оперативной памятью и с видеоподсистемой.
Обычно северный мост использует дополнительное охлаждение в виде радиатора, потому что его температура превышает ЮМ примерно на 35 градусов, так как он отвечает за такие компоненты, как: память, графика и процессор.

Южный мост

Контроллер-концентратор ввода/вывода, или Южный мост, обеспечивающий работу с внешними устройствами.
Южный мост включает:
IDE и SATA контроллеры;
Память BIOS;
Звуковой контроллер;
USB;
Ethernet.

Пропускная способность шины

Быстродействие процессора, оперативной памяти и периферийных устройств существенно различается.
Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты обработки данных (измеряется в МГц) и разрядности, т. е. количества битов данных, обрабатываемых за один такт.
(Такт — это промежуток времени между подачами электрических импульсов, синхронизирующих работу устройств компьютера.)

пропускная способность шины =
=разрядность шины × частота шины.

Системная шина

Между Северным мостом и процессором данные передаются по системной шине (FSB от англ. FrontSide Bus).
Однако между Северным мостом и процессором эффективная частота передачи данных в 4 раза выше. Если частота системной шины 400 МГц, то процессор может получать и передавать данные с частотой
400 МГц • 4 = 1600 МГц.
пропускная способность системной шины равна:
64 бита • 1600 МГц = 102400 Мбит/с = 100 Гбит/с =
12,5 Гбайт/с.

Частота процессора

В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины.
Например, в современных процессорах используется коэффициент умножения частоты 8.
Частота процессора составляет

400 МГц • 8 = 3200 МГц = 3,2 ГГц.

Шина памяти

Обмен данными между северным мостом и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть больше (например, в 4 раза), чем частота системной шины. У современных модулей памяти частота шины памяти может составлять 400 МГц • 4 = 1600 МГц,
Т. е. оперативная память получает данные с такой же частотой, что и процессор.
Пропускная способность шины памяти также равна:
64 бита • 1600 МГц = 102 400 Мбит/с = 100 Гбит/с =
= 12,5 Гбайт/с = 12 800 Мбайт/с.

Шина PCI Express

Cвязывает видеопамять с процессором и оперативной памятью.
Пропускная способность этой шины может достигать 32 Гбайт/с.
К видеоплате с помощью аналогового разъема VGA или цифрового разъема DVI подключается монитор или проектор.

Шина SATA

Устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD-дисководы) подключаются к южному мосту по шине SATA (англ. Serial Advanced Technology Attachment — последовательная шина подключения накопителей), скорость передачи данных по которой может достигать 300 Мбайт/с.

Шина USB

Для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и других периферийных устройств обычно используется шина USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина).
Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с и обеспечивает подключение к компьютеру одновременно до 127 периферийных устройств.

Увеличение производительности процессора

Выделение процессором теплоты Q пропорционально потребляемой мощности Р, которая, в свою очередь, пропорциональна квадрату частоты v :

Q ~ Р ~ v2

Увеличение производительности процессора, достигается за счет увеличения количества ядер процессора (арифметических логических устройств).

Вопросы:

В чем состоит магистрально-модульный принцип построения компьютера?
Какие устройства обмениваются информацией через Северный мост?
Какие устройства обмениваются информацией через Южный мост?
В каком направлении развивается архитектура процессоров?